机械制造基础B-教案

第一课绪论一、金属工艺学课程主要內容？金属材料及热处理基本知识，铸造、锻造、焊接、切削加工基本常识。二、金属工艺学课程有什么特点？三、怎样才能学好？1.注意各章节的联系、学习、复习、巩固、应用、总结。2.要理解、要提问题、不能累积问题。3.抓住主要内容。 第一篇 工程材料基础知识 第一节 金属材料的主要性能教学目的和要求：1熟悉强度和塑性的指标及其意义。2.掌握洛氏硬度、布氏硬度的试验原理、特点及其应用范围。3.了解金属疲劳、冲击韧性的概念。重点与难点：强度和塑性、硬度、冲击韧性、疲劳强度的概念。 第一节 金属材料的力学性能（机械性能）材料的性能：使用性能：物理性能、化学性能、力学性能。工艺性能：热处理性能、铸造性能、焊接性能、锻造性能、切削加工性能。力学性能的定义：材料在外力作用下，表现出的性能。一、 强度与塑性概念：应力；应变拉伸实验，拉伸曲线，应力应变曲线1.强度：定义：抵抗塑性变形、断裂的能力。衡量指标：屈服强度、抗拉强度。（1） 屈服点：（2）抗拉强度：2.塑性：定义：发生塑性变形，不破坏的能力。衡量指标：伸长率、断面收缩率。（1）伸长率：（2）断面收缩率：总结： 越大，塑性越好，越易变形但不会断裂。二、 硬度定义：抵抗更硬物体压入的能力。衡量：布氏硬度、洛氏硬度。1.布氏硬度：HB（1）应用范围：铸铁、有色金属、非金属材料。（2）优缺点： 精确、方便、材料限制、非成品检验和薄片。2.洛氏硬度：通常习惯用HRC（1）应用范围：钢及合金钢。（2）优缺点：测成品、薄的工件，无材料限制，但不精确。总结：数值越大，硬度越高。三、 韧性冲击韧度：定义：抵抗冲击载荷而不破坏的能力。衡量指标：kAk/A （J/cm2）四、 疲劳强度概念：交变载荷、疲劳现象试验：疲劳实验法。衡量指标：疲劳强度-1 第二节 金属材料的物理、化学及工艺性能教学目的和要求：1.了解材料的物理性能、化学性能。 2.了解它们在实际生产中的应用。重点与难点：物理性能和化学性能的应用。一、物理性能：1密度：单位体积内物体的质量。2.熔点：固体液体的温度点。3. 热涨性：金属材料具有热胀冷缩的性能。4. 导热性：金属具有传导热能的性质。5. 导电性：金属具有传递电流的性质。二、化学性能：1.耐蚀性（耐酸碱性）：金属材料抵抗腐蚀的性能。2.抗氧化性：高温时抵抗氧化的能力。3.化学稳定性：在常温下，化学稳定的性能。三、工艺性能：是指是否易于进行冷、热加工的性能。包括：热处理性能、铸造性能、焊接性能、锻造性能、切削加工性能。第二章 铁碳合金（钢和铸铁）教学目的和要求：1.了解晶体与非晶体，晶格、晶胞、晶格常数的意义。熟悉三种常见的金属晶格类型。 2.了解结晶的概念、结晶基本过程，晶粒大小对金属力学性能影响及其控制措施，纯铁的同素异晶转变。重点与难点：铁碳合金晶体结构和同素异晶转变。第一节 纯铁的晶体结构及其同素异晶转变一、金属的结晶结晶：液态金属凝结成固态金属的现象。金属结晶的过冷现象：金属的实际结晶温度低于理论结晶温度，Tn长大速率。（2）变质处理（孕育处理）：在液态金属中，加入一些细小的金属粉末（变质剂）二、纯金属的晶体结构概念：晶格、晶胞、晶格常数（a、b、c、）纯金属的晶格类型：1.体心立方晶格：纯铁（-Fe）2.面心立方晶格；铜三、纯铁的同素异晶转变（举列钻石和石墨）纯铁：Fe（912）Fe（1394）-Fe（1538）L 二次结晶或重结晶。 第二节 铁碳合金的基本组织教学目的和要求：1.了解合金、组元、相、固溶体、金属化合物、机械混合物。 2.熟悉铁素体、奥氏体、渗碳体、珠光体、莱氏体。重点与难点：铁碳合金组织及其力学性能。合金：定义；金属特性：导电性、导热性、塑性、光泽。组元、相的概念一、固溶体：定义：溶质原子进入溶剂中，依然保持晶格类型的金属晶体。置换固溶体：间隙固溶体：1.铁素体F：CFe中形成的固溶体。机械性能：3050、7080、ku160200J/cm2、b180280MPa、HBS50802.奥氏体A：CFe中形成的固溶体。机械性能：4060、b40050MPa、HBS170220。二、金属化合物 Fe3C、硬度极高，而塑性、韧性极低。三、机械混合物：1. 珠光体P：FFe3C两相，机械混合物。 0.77C。机械性能：2025、b800850MPa、 HBS280260。2.莱氏体Ld、Ld： 含碳量：4.3C。第二课 第三节 铁碳合金状态图教学目的和要求：1.熟悉简化的FeFe3C状态图、分析：特性点、线和区域组织。 2.熟悉典型成分铁碳合金的结晶过程分析及其在室温下的组织。重点与难点：掌握铁碳合金状态图。一、铁碳合金状态图的建立 简要介绍相图如何建立二、FeFe3C合金状态图的分析：1.点（特性点）：A ； D点；C； P ；E ；S。2.线（特性线）：（1）AC线：（2）AE线：（3）PSK线； 3.分类：含碳量分类工业纯铁：C0.0218C 钢：0.0218C2.11 铁：2.11C6.69钢分类： 共析钢： 亚共析钢：过共析钢。三、钢在结晶过程中的组织转变1.共析钢：LLAAP2.亚共析钢：LLAAAFPF3.过共析钢：LLAAACPC 铁碳合金的组织和性能：工业纯铁：F 塑性好。亚共析钢：FP 取决于F、P的含量。共析钢：P 强度高。过共析钢：PC 取决于P、C的含量（C为网状的二次渗碳体，脆、不合格）。力学性能和含碳量的关系曲线图。 第四节 工业用钢简介教学目的和要求：1.掌握碳钢的分类、牌号、性能和用途。重点与难点：碳钢的分类、牌号、用途。一、钢的分类碳钢的分类、编号和用途：分类：低碳钢：0.25C 中碳钢：0.25C0.60% 高碳钢：0.60C1.4 质量：普通碳素钢：S0.05、P0.045。优质碳素钢：S0.04、P0.04。高级优质碳素钢：S0.03、P0.035。用途： 结构钢：工具钢：二、碳素钢：碳素钢分如下三类：（1）普通碳素结构钢：新：Q235As235MPa。通常用于制造型材、螺钉、铁钉、铁丝、建筑材料等。（2）优质碳素结构钢：（3）碳素工具钢： 优质碳素工具钢：T数字。 高级优质碳素工具钢：T数字A。举例：T7、T8。含义：0.7C、0.80C、三、合金钢：合金钢：低合金钢、合金钢。1.合金结构钢起首两位数字表示平均含碳量的万分之几。例：12CrNi3：0.12C、Cr1.5、3Ni2.合金工具钢当含碳量1.0时，不标含碳量数；当含碳量1.0时，起首数表示含碳量的千分之几。例：9Mn2V：0.9C、2Mn、VC2.11的铁碳合金。铸铁分类：白口铸铁：普通铸铁。白口铸铁：C以Fe3C形式存在。普通铸铁：灰口铸铁：C以片状石墨形式存在，G片。可锻铸铁：C以团絮石墨状形式存在，G絮。球墨铸铁：C以球状石墨形式存在，G球。蠕墨铸铁：C以蠕虫石墨形式存在，G虫。一、灰铸铁灰铸铁的性能：（1）铸造性能好；（2）减摩性能好；（3）减震性能好；（4）切削加工性能好；（5）缺口敏感性较低：（6）抗拉强度、塑性、韧性比相应的基体的钢低。2. 影响铸铁组织和性能的因素（G石墨）（1）化学成分：（2）冷却速度：3.灰铸铁的孕育处理（变质处理）：变质剂：硅铁75 Si。4.灰铸铁的牌号及其生产特点（1）灰铸铁的牌号。（2）灰铸铁的生产特点二、可锻铸铁（马铁、玛钢、） CG絮状。成分：组织特点： G絮状基体。黑心可锻铸铁、珠光体可锻铸铁三、 球墨铸铁1950年，我国开始球铁的研究，1959年无锡柴油机厂利用球铁代替45、1.球墨铸铁的组织和性能：2.球墨铸铁的生产特点（1）铁水；（2）球化处理和孕育处理：球化剂和变质剂。（3）铸型工艺四、蠕墨铸铁1.蠕墨铸铁的性能；2.蠕墨铸铁的制取；3.蠕墨铸铁的应用课后总结：第二节 铜、铝合金铸件生产教学目的和要求：1.了解铸钢生产的特点。 2.了解铜、铝合金的生产特点。重点与难点：铸钢、铸铝、铸铜的生产。一、铸造铜合金铜及铜合金1.铜：99.95Cu（紫铜）2.铜合金：加入Sn、Zn、Pb、Al、Ni等。黄铜：（CuZn）青铜：（CuSn）、（CuCr）、（CuPb）、（CuAl）。二、铸造铝合金1.铝：99.9968Al，面心立方晶格，比重小，塑性好，强度低，耐腐蚀能力强。2.铸造铝合金：.铸造铝硅合金ZL1：Si、ZL101、Zl104铸造性能好、耐腐蚀。三、铜、铝合金铸件的生产特点1.铜合金的熔化2.铝合金的熔化3.铸造工艺课后总结：第六课 铸造生产方法第三章 砂型铸造 教学目的和要求：1.熟悉铸造生产的特点、分类及其应用。 2.了解造型（造芯）材料，造芯方法 重点与难点： 砂型铸造特点及生产过程砂型铸造是传统的铸造方法，它适用于各种形状、大小、批量及各种合金铸件的生产。第一节 造型方法的选择一、手工造型1.单件、小批生产：二、机器造型（造芯）1.机器造型（造芯）基本原理 2.机器造型的工艺特点 第五章 特种铸造教学目的和要求：1.熟悉特种铸造工艺。重点与难点：特种铸造。第一节 熔模铸造一、熔模铸造的工艺过程1.蜡模制造；2.型壳制造；3.焙烧和浇注二、熔模铸造的特点和适用范围优点：（1）型腔表面极为光滑（2）能生产高熔点的黑色金属铸件（3）生产批量不受限制。第二节 金属型铸造一、金属型构造二、金属型的铸造工艺三、金属型铸造的特点和适用范围第三节 压力铸造一、压力铸造的工艺过程二、压力铸造的优点和适用范围第四节 低压铸造一、低压铸造的基本原理二、低压铸造的特点和适用范围第五节 实型铸造1.泡沫述塑料模2.铸造工艺3.特点课后总结： 第七课第三篇 金属压力加工教学目的和要求：1.熟悉金属锻件的特点、分类及其应用。 2.了解金属的塑性变形，塑性变形对金属组织和性能的影响，冷变形金属在加热时组织和性能的变化，热变形对金属组织和性能的影响，金属的锻造性。 3.了解锻造温度范围、锻件的冷却。 4.了解自由锻的特点，设备，基本工序（镦粗、拔长、冲孔、切割、弯曲、错移、扭转）及其应用。 5.熟悉自由锻造工艺设计：绘制锻件图，坯料质量及其尺寸计算 6.了解模锻及其胎模锻简介。重点与难点：金属的塑性变形对金属组织和性能的影响。第一章 金属的塑性变形 第一节 金属塑性变形的实质 塑性变形：当外力增大到使金属的内应力超过该金属的屈服点之后，既使外力停止作用，金属的变形也不消失。 金属的塑性变形的实质是晶体内部产生滑移的结果。 第二节 塑性变形对金属组织和性能的影响加工硬化：随变形程度的增大，强度和硬度上升而塑性下降的现象。冷变形：在再结晶温度以下的变形。热变形：在再结晶温度以上的变形。 T再0.4T熔加工硬化：塑性变形程度越高，强度和硬度就升高。消除方法：再结晶退火。 第三节 金属的锻造性 金属的可锻性是衡量材料在经受压力加工时获得优质制品难以程度的工艺程度。 一金属的本质1.化学成分的影响：含碳量；杂质含量等。2.金属组织的影响：奥氏体；铁素体等组织。二、加工条件1.变形温度的影响锻造温度：温度过低：导致锻件破裂报废。温度过高：将产生过热、过烧、脱碳和严重氧化等缺陷。2.变形速度的影响：一般情况下可忽略不计。3.应力状态的影响：压应力较拉应力为易。 录像：锻造 第二章 锻造教学目的和要求：1.熟悉锻造的特点、分类及其应用。重点与难点：锻造方法第一节 锻造方法一、自由锻1.自由锻工序（1）基本工序；（2）辅助工序2.锻件分类及基本工序方案第八课二、模锻1.锤上模锻（1）模锻模膛（2）制坯模膛2.曲柄压力机上模锻3.摩擦压力机上模锻第二节 锻造工艺规程的制订一、绘制锻件图二、坯料重量和尺寸的确定三、锻造工序的确定四、锻造工艺规程中的其它内容第三章 板料冲压教学目的和要求：1.熟悉板料冲压的特点及其应用。重点与难点：变形工序板料冲压是利用冲模使板料产生分离或变形的加工方法。特点：（1）可以冲出形状复杂的零件，且废料较少。（2）产品具有较高的精度和较低的表面粗糙度，冲压件的互换性较好。（3）能获得重量轻、材料消耗少、强度和刚度都较高的零件。（4）冲压操作简单，工艺过程便于机械化。第一节 分离工序一、落料及冲孔（通称冲裁）1.冲裁变形过程；2.凹凸模间隙；3.凹凸模刃口尺寸的确定；4.冲裁件的排样二、修整三、切断 第九课 第二节 变形工序一、拉深1. 拉深过程；2. 拉深中的废品；二、弯曲三、翻边四、成形第三节 冲模简介一、简单冲模二、连续冲模三、复合冲模课后总结： 第十课 第四篇 焊接教学目的和要求：1.熟悉焊接的特点、分类及其应用。 2.了解焊接电流，电焊条，电弧焊工艺。重点与难点：电弧焊第一章 焊接基础知识 第一节 焊接电弧焊接：用加热或加压的方法，通过材料的原子扩散，使其连接成一个整体的工艺过程。切割：使材料切断、割离的工艺过程。焊接分三类：熔化焊：压力焊：钎焊：特点：省料省时。拼小成大。技术高。能制双层金属。手工电弧焊工作原理：焊接电弧阳极区：4243Q；弧柱区：2038Q、60008000；阴极区：3638Q 24003200。阳极接焊件、阴极接焊条正接法（厚焊件）。阳极接焊条、阴极接焊件负接法（薄焊件）。第二节 焊接接头的组织与性能一、焊接工件上温度的变化与分布二、焊接接头的组织和性能1.焊缝2.焊接热影响区（1）熔合区；（2）过热区；（3）正火区；（4）部分相变区三、改善焊接热影响区组织和性能的方法第三节 焊接应力与变形 第十一课 第二章 常用焊接方法第一节 焊条电弧焊教学目的和要求：1.熟悉焊接的特点、分类及其应用。 2.了解焊接电流，电焊机和构造，电焊条，手弧焊工艺。重点与难点：焊条电弧焊一、焊条电弧焊的焊接过程二、电焊条1.焊条芯：导电、填充焊缝。2.药皮：稳定电弧、隔绝空气、排除渣子。3.焊条的种类、型号和牌号4.焊条的选用原则第二节 埋弧焊一、埋弧焊的焊接过程二、埋弧焊的特点及应用第三节 气体保护焊一、氩弧焊1.不熔化极氩弧焊2.熔化极氩弧焊氩弧焊的特点：二、二氧化碳气体保护焊1. 二氧化碳气体保护焊的原理、应用 第三章 其它常用焊接方法教学目的和要求：1.了解电阻焊、磨擦焊、钎焊、重点与难点：其它常用焊接方法。第一节 电阻焊一、点焊二、缝焊三、对焊第二节 摩擦焊摩擦焊的特点：第三节 钎焊一、硬钎焊二、软钎焊钎焊的特点及应用第十二课 第四章 常用金属材料的焊件教学目的和要求：1.了解金属材料的焊件性。重点与难点：材料的焊件性。第一节 金属材料的焊件性一、焊接性的概念二、钢材焊接性的估算方法根据经验：W（C）当量1.63.2m。磨削加工主运动砂轮的高速旋转运动（m/s）。工件的圆周进给运动（m/min）。工件的纵向（轴向）进给运动（mm/r）。砂轮的横向进给运动（mm/s）。磨床1.外圆磨床 ；2.内圆磨床 ；3.平面磨床。砂轮磨床所能完成的工作外圆磨床所能完成的工作；内圆磨床所能完成的工作；平面磨床所能完成的工作。磨削加工的特点：工艺范围较广泛；进行各种材料的磨削；经济精度分别为IT6IT7，表面粗糙度为Ra0.20.8m（内外圆）。平面的经济精度为IT6IT7，表面粗糙度为Ra0.20.4。课后总结： 第十五课 第二章典型表面加工分析教学目的和要求：1.了解典型表面加工。重点与难点：典型面加工特点。第一节 外圆面的加工一、 外圆面的技术要求（1）本身精度；（2）位置精度；（3）表面质量二、外圆面加工方案的分析（1）粗车（2）粗车半精车（3）粗车半精车磨（粗磨或半精磨）（4）粗车半精车粗磨精磨（5）粗车半精车粗磨精磨研磨（6）粗车精车精细车粗车半精车粗磨精磨第二节 孔的加工一、孔的技术要求分三个方面：（1）本身精度；（2）位置精度；（3）表面质量二、 孔加工方案的分析第三节 平面的加工一、平面的技术要求三个方面：（1）形状精度；